RTC,即实时时钟(Real-Time Clock),在许多电子系统中都会使用实时时钟。
每个STM32芯片都内建有RTC模块,它是一个独立的计数器/定时器,具有计数、时钟和闹钟等功能。
STM32 RTC基础内容
STM32内部集成的RTC实际上类似于一个TIM计数器,但与TIM有一些差别,例如供电来自备份区域,可作为低功耗模式的自动唤醒单元等等。
在STM32芯片中,F1系列除外,通常具备日历功能的BCD寄存器。除了这一点,其他系列的RTC都类似,因此本文以F4系列RTC为例进行讲述。
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RTC时钟源
RTC本身不具备输出时钟信号的功能,类似于TIM,由内部或外部晶体振荡器提供时钟源。
通常情况下,低速外部晶体振荡器(LSE)的频率为32.768kHz,或低速内部晶体振荡器(LSI)提供时钟源。对于高精度需求,应选择外部晶体振荡器,因为内部晶体振荡器具有较大误差。
当然,也可以使用高速外部晶体振荡器(HSE)的分频信号作为时钟源,但该时钟源具有最高频率限制。
2. RTC日历
RTC的日历功能算是一个比较重要的功能,但是在早期的F1系列中不具备该功能,需要结合软件计算才能实现日期和时间的功能。
除F1系列的RTC自生具备日历功能,即具有日期、时间、亚秒等于日历相关的寄存器,只需要直接读取寄存器即可获取日历信息。
同时,系统可以自动将月份的天数补偿为 28、 29(闰年)、 30 和 31 天。并且还可以进行夏令时补偿。
3. RTC闹钟
RTC闹钟功能也是一个比较实用的功能,大部分RTC都具有两个可编程的闹钟:闹钟A和闹钟B。
RTC闹钟可产生中断信号,也可以产生闹钟输出信号。
4. RTC自动唤醒
有的产品需要周期性唤醒,比如间隔5秒唤醒一次休眠的芯片。
RTC自动唤醒由 16 位可编程自动重载递减计数器生成,通过 WUTE 位可扩展至17位。如果频率为1Hz,则自动唤醒时间可以 1s 到 36h 左右。
以上是重点知识点,更多细节请查阅芯片对应的参考手册。
STM32 RTC 参数配置
STM32 的RTC使用比较方便,不像TIM各种复杂的关系,可以通过STM32CubeMX很简单就能使用RTC的各项功能。
下面以F4、Cube配置日历为例。
**1. *配置*时钟源
2. 配置分频值
通过32.768kHz信号得到1Hz分辨率,可参考例程默认分频配置:
32768/128/256 = 1.
备注:从0开始分频,所以配置的分频值需要减一:127 = 128 – 1, 255 = 256 – 1.
3. 初始化时间和日期
通过Cube工具初始化时间、日期以及格式:
以上就是通过Cbue工具配置的参数,生成的代码:
static void MX_RTC_Init(void)
{
/* USER CODE BEGIN RTC_Init 0 */
/* USER CODE END RTC_Init 0 */
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
/* USER CODE BEGIN RTC_Init 1 */
/* USER CODE END RTC_Init 1 */
/** Initialize RTC Only
*/
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;
hrtc.Init.SynchPrediv = 255;
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
/* USER CODE END Check_RTC_BKUP */
/** Initialize RTC and set the Time and Date
*/
sTime.Hours = 0x0;
sTime.Minutes = 0x0;
sTime.Seconds = 0x0;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
sDate.Date = 0x1;
sDate.Year = 0x0;
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Enable the WakeUp
*/
if (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer(&hrtc, 0, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN RTC_Init 2 */
/* USER CODE END RTC_Init 2 */
}
RTC通过Cube工具配置比较省心,如果使用标准外设库进行配置,就需要注意很多细节,简单参考官方提供例程。
STM32 RTC 常见问题
STM32内部RTC模块应用场景相对简单,不像TIM有复杂的配置以及关联性。但使用RTC仍需要注意一些细节问题。
问题一:RTC时间不准
有不少工程师都遇到过RTC计数一天,相差几秒甚至几十秒的情况。导致时间不准最根本的原因是时钟源,还有时钟分频值。
低速内部晶振(LSI)的误差相对较大,特别是温差变化较大的环境。
还有关于时钟分频值,上面已经提到了分频128,实际配置参数应该为127.
解决办法:使用更高精度低速外部晶振、校正、软件配置正确分频值。
问题二:RTC时钟配置失败
RTC的供电来源备份区域电源,操作RTC之前,需要使能后备区域操作。如果没有这一步操作,你会发现操作低速时钟、RTC可能会失败。
当然,出现这种情况,一般是使用标准外设库配置导致的失败。
解决办法:使用Cube工具,或参考官方例程初始化代码。
问题三:RTC日历不更新的问题
在我们的RTC应用中,经常有人反映在做日历数据读取操作时发现日历不更新的情形。其实,STM32 RTC的日历寄存器由两个组成,为了保证读取时间点的一致性,先读时分秒然后读日期做为一个完整的日历读取操作。在读取TIME【时分秒】后,硬件会将当前日历数据锁住,直到DATE【年月日】寄存器被读取后释放。否则会遇到读取日历时发生数据不更新的情况。
解决办法:对于RTC日历的读取要注意读取动作的完整性,读了TIME还要读取DATE才算一个完整操作,以保持读取时间的一致性。
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